CN116722057A - 太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及太阳能电池技术领域,特别涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件,太阳能电池的制备方法包括:在基底第一表面形成第一薄膜层,第一薄膜层中含有P型掺杂源,还包括:硼元素、氧元素、硅元素、氯元素、氮元素以及碳元素中的至少一种;将预设区域的第一薄膜层中的P型掺杂源扩散至基底内,形成第一发射极;采用氧化工艺在基底的第一表面形成第二薄膜层,第二薄膜层的厚度大于第一薄膜层的厚度,以在预设区域以外的基底内形成第二发射极,第二发射极顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极顶面的掺杂浓度,第二发射极的结深小于或等于第一发射极的结深。本申请实施例有利于提高形成的太阳能电池的光电转换性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及太阳能电池领域,特别涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件。
背景技术
太阳能电池具有较好的光电转换能力,在太阳能电池中,需要在硅片表面进行扩散工艺以制备p-n结,目前的太阳能电池中,通常会在硅片表面进行硼扩散工艺以在硅片表面形成发射极。发射极一方面与硅片形成p-n结,另一方面还与金属电极电连接,以使发射极中移动的载流子可以被金属电极收集。因此,发射极对太阳能电池的光电转换性能影响较大。
然而,采用目前的方法形成发射极后,最终制备得到的太阳能电池的光电转换性能较低。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件,至少有利于提高太阳能电池的光电转换性能。
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法,包括:提供基底;在基底第一表面形成第一薄膜层,第一薄膜层中含有P型掺杂源,且第一薄膜层中还包括:硼元素、氧元素、硅元素、氯元素、氮元素以及碳元素中的至少一种;采用掺杂工艺将预设区域第一薄膜层中的P型掺杂源扩散至基底内,以在预设区域的基底内部形成第一发射极,基底露出第一发射极的顶面;采用氧化工艺在基底的第一表面形成第二薄膜层,且第二薄膜层的厚度大于第一薄膜层的厚度,以在预设区域以外的基底内形成第二发射极,基底露出第二发射极的顶面,第二发射极顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极顶面的掺杂浓度,且在垂直于基底第一表面的方向上,第二发射极的结深小于或等于第一发射极的结深;在基底的第二表面且在远离基底的方向上依次形成隧穿层以及掺杂导电层。
另外,形成第一薄膜层的方法包括:在基底的第一表面沉积P型掺杂源,P型掺杂源为含三价元素的单质或化合物;沉积P型掺杂源的时间为10s-2000s,温度为500℃~1200℃。
另外,在形成第一发射极的步骤之后,且在形成第二薄膜层的步骤之前,还包括:对基底进行清洗步骤,以去除第一薄膜层。
另外,形成第二薄膜层的方法包括:通入第一流量的氧气,对基底的第一表面进行氧化步骤,氧化步骤的温度为400℃-1500℃,时间为300s-10800s。
另外,第一流量为100sccm-80000sccm。
另外,第一薄膜层的厚度为1nm-300nm,第二薄膜层的厚度为10nm-500nm。
另外,预设区域为待形成金属电极区域,还包括:形成第一金属电极,第一金属电极与第一发射极电连接。
另外,第一发射极顶面的掺杂浓度为1E159E20atom/cm3,第二发射极顶面的掺杂浓度为1E149E19atom/cm3。
另外,第一发射极顶面与第一发射极底面的掺杂浓度差为1E16atom/cm3~5E20atom/cm3,第二发射极顶面与第二发射极底面的浓度差为1E16atom/cm3~1E20atom/cm3。
另外,第一发射极的结深与第二发射极的结深之比大于2。
另外,第一发射极的结深为0.5μm~10μm,第二发射极的结深为0.1μm~3μm。
另外,在形成第一薄膜层之前,还包括:对基底的第一表面进行制绒,以在基底的第一表面形成第一纹理结构,第一纹理结构包括第一金字塔结构,第一金字塔状结构的斜边长度为0.4μm~3μm,第一金字塔结构的底部宽度为0.1μm~3μm。
另外,掺杂工艺包括:激光掺杂工艺、等离子体定位掺杂工艺或者离子注入工艺中的任一种。
相应地,本申请实施例还提供一种太阳能电池,采用上述任一项所述的太阳能电池的制备方法制备而成,包括:基底,基底具有第一表面;第一发射极以及第二发射极,第一发射极位于预设区域的基底内,第二发射极位于预设区域以外的基底内,基底露出第一发射极的顶面以及第二发射极的顶面;第二发射极顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极顶面的掺杂浓度,且在垂直于基底第一表面的方向上,第二发射极的结深小于或等于第一发射极的结深;在基底的第二表面且在远离基底的方向上依次设置的隧穿层以及掺杂导电层。
另外,第一发射极的结深为2μm~10μm,第二发射极的结深为0.2μm~3μm。
另外,第一发射极顶面的掺杂浓度为1E159E20atom/cm3,第二发射极顶面的掺杂浓度为1E149E19atom/cm3。
另外,第一发射极的方阻为20ohm/sq~300ohm/sq,第二发射极的方阻为140ohm/sq~1000ohm/sq。
另外,还包括:第一金属电极,第一金属电极与所述第一发射极电连接。
另外,第一发射极的宽度大于等于第一金属电极的宽度。
另外,位于基底内的第一金属电极的深度与第一发射极的深度之比为1:10000。
另外,第一发射极表面具有第二纹理结构,第二纹理结构包括第二金字塔结构,第二金字塔结构的至少一个斜面中的至少部分表面相对于第二金字塔结构的中心凹陷或者凸出。
相应地,本申请实施例还提供一种光伏组件,包括电池串,电池串由多个上述任一项所述的太阳能电池连接而成;封装层,封装层用于覆盖电池串的表面盖板,盖板用于覆盖封装层远离电池串的表面。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点:
本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法的技术方案中,在基底第一表面形成第一薄膜层,且第一薄膜层具有P型掺杂源;采用掺杂工艺将预设区域的第一薄膜层中的P型掺杂源扩散至基底内,以在预设区域的基底顶部形成第一发射极。由于第一薄膜层较薄,因此,在第一薄膜层存储P型掺杂源,使得第一薄膜层中的P型掺杂源聚集,因此P型掺杂源的浓度较大,可以使掺杂工艺更容易进行,更易于形成掺杂浓度较大的第一发射极,令第一发射极的方阻较小,使得金属电极在与第一发射极形成电连接时,可以降低接触电阻;另一方面,第一薄膜层可以对基底进行保护,使得掺杂工艺不对基底产生损伤;采用氧化工艺在基底第一表面形成第二薄膜层,以将除预设区域以外的基底顶部转化为第二发射极,第二薄膜层的厚度大于第一薄膜层的厚度,如此,可以保证第二薄膜层将第一表面或者第一薄膜层中剩余的P型掺杂源吸收,从而使得预设区域以外的基底第一表面的P型掺杂源浓度较低,以在预设区域以外的基底顶部形成浓度较低的第二发射极,如此,可以使得第二发射极的方阻较大,减小第二发射极的载流子复合,提高太阳能电池的开路电压。此外,由于仅对预设区域的第一薄膜层进行掺杂工艺,从而使得形成的第一发射极的结深大于第二发射极的结深,若金属电极与第一发射极形成电连接,则由于第一发射极的结深较大,可以防止金属电极烧结过程中穿透第一发射极,从而提高太阳能电池的可靠性,进而改善太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中提供基底的步骤对应的结构示意图;
图2为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一薄膜层的步骤对应的结构示意图;
图3为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的的制备方法中形成第一发射极的步骤对应的结构示意图;
图4为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第二薄膜层的步骤对应的结构示意图;
图5为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成减反层的步骤对应的结构示意图;
图6为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一金属电极的步骤对应的结构示意图;
图7为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成隧穿层以及掺杂导电层的步骤对应的结构示意图;
图8为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一钝化层的步骤对应的结构示意图;
图9为本申请一实施例提供的光伏组件的一种结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,采用目前的方法形成发射极后,最终制备得到的太阳能电池的光电转换性能较低。
分析发现,导致制备得到的太阳能电池的光电转换性能较低的原因之一在于,目前,在形成发射极时,通常在硼扩散的过程中形成一层厚度较大的硼硅玻璃,用于存储P型掺杂源。当采用扩散工艺将P型掺杂源推进至基底内后,可以使基底内的扩散浓度较大,基底表面的P型掺杂源浓度降低,从而在基底内形成发射极。然而,采用这种方式形成的发射极,一方面会使形成的发射极的浓度较低,从而使得发射极的方阻较大,不利于形成与金属电极的欧姆接触。另一方面,会造成金属电极区域对应的发射极与非金属电极区域对应的发射极表面的浓度一致,导致需要增加金属电极区域的发射极掺杂浓度时,非金属电极区域的发射极浓度也会相应增加,这将会增加非金属电极区域的发射极的复合速率,从而使得非金属电极区域的发射极的钝化效果较差,导致太阳能电池的光电转换性能较差。
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法,在基底第一表面形成存储有P型掺杂源的第一薄膜层,采用掺杂工艺在预设区域的基底顶部形成第一发射极。由于第一薄膜层较薄,因此,在第一薄膜层存储P型掺杂源,使得第一薄膜层中的P型掺杂源聚集,因此P型掺杂源的浓度较大,更易于形成掺杂浓度较大的第一发射极,使得第一发射极的方阻较低,当金属电极在与第一发射极形成电连接时,可以降低接触电阻;采用氧化工艺在基底第一表面形成第二薄膜层,以将除预设区域以外的基底顶部转化为第二发射极,第二薄膜层的厚度大于第一薄膜层的厚度,如此,可以保证第二薄膜层将第一表面或者第一薄膜层中剩余的P型掺杂源吸收,从而使得预设区域以外的基底第一表面的P型掺杂源浓度较低,以在预设区域以外的基底顶部形成浓度较低的第二发射极,如此,可以使得第二发射极的方阻较大,减小第二发射极的载流子复合,提高太阳能电池的开路电压。此外,由于仅对预设区域的第一薄膜层进行掺杂工艺,从而使得形成的第一发射极的结深大于第二发射极的结深,若金属电极与第一发射极形成电连接,则由于第一发射极的结深较大,可以防止金属电极烧结过程中穿透第一发射极,从而提高太阳能电池的可靠性,进而改善太阳能电池的光电转换效率。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中提供基底的步骤对应的结构示意图。
参考图1,提供基底100。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子,在一些实施例中,基底100可以为硅基底100,硅基底的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。
在一些实施例中,太阳能电池为TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact,隧穿氧化层钝化接触)电池,基底100的第一表面与第二表面相对设置,基底100的第一表面和第二表面均可用于接收入射光线或反射光线。在一些实施例中,第一表面可以为基底100的背面,第二表面可以为基底100的正面。在另一些实施例中,第一表面也可以为基底100的正面,则第二表面为基底100的背面。
基底100为N型半导体基底100,即基底100内掺杂有N型掺杂离子,N型掺杂离子可以为磷离子、砷离子或者锑离子中的任意一者。
参考图2,在基底100第一表面形成第一薄膜层110,第一薄膜层110中含有P型掺杂源,且第一薄膜层110中还包括:硼元素、氧元素、硅元素、氯元素、氮元素以及碳元素中的至少一种。
在一些实施例中,可以在形成第一薄膜层110之前,对基底100进行预处理,其中,预处理包括:对基底100进行清洗以及对基底100的第一表面进行制绒。
具体地,参考图1,对基底100的第一表面进行制绒,以在基底100的第一表面形成第一纹理结构,第一纹理结构包括第一金字塔结构,第一金字塔结构的斜边长度为0.4μm~3μm,第一金字塔结构的底部宽度为0.1μm~3μm。在基底100的第一表面形成第一金字塔结构,一方面可以增加第一表面的粗糙度,使得基底100第一表面对入射光线的反射率较小,从而增加对入射光线的吸收利用率。另一方面,相较于第一表面为平坦表面而言,第一金字塔结构的存在,使得基底100第一表面的表面积增大,从而使得在第一表面上形成的第一薄膜层110的面积较大,因此,第一薄膜层110中可以存储更多的P型掺杂源,有利于形成浓度较高的第一发射极。
此外,设置第一金字塔结构的斜边长度在0.4μm~3μm之间,使得在基底100表面沉积P型掺杂源时,P型掺杂源在沉积至第一金字塔结构的顶部、底部以及顶部与底部之间的位置时的沉积概率接近,从而可以提高沉积的P型掺杂源的均匀性,后续在将P型掺杂源扩散至基底100内时,形成的第一发射极也具有较好的均匀性,从而可以提高第一发射极的钝化性能。设置第一金字塔结构的底部宽度为0.1μm~3μm,在这个范围内,使得形成的第一金字塔的整体宽度不至于过大,从而使得单位面积内形成的第一金字塔的数量较多,可以增加第一表面的凹凸程度;另一方面,也可以使得形成的第一金字塔的宽度不至于过小,防止由于单位面积内形成的第一金字塔的数量过多而导致工艺难度增加的问题。
具体地,在一些实施例中,形成第一金字塔结构的方法可以包括:采用化学刻蚀、激光刻蚀、机械法或者等离子刻蚀等工艺。
参考图2,在一些实施例中,当P型掺杂源为硼源时,第一薄膜层110的主要成分可以包括:氧化硅以及氧化硼,其中,P型掺杂源可以以氧化硼的形式存储在第一薄膜层110中。氧化硅具有较大的硬度,可以在掺杂工艺中对基底100起到保护作用。此外,第一薄膜层110还包括少量的氯元素、氮元素以及碳元素,这些元素使得第一薄膜层110的折射率相较于目前的硼硅玻璃而言更高。如此,后续在采用激光掺杂工艺对预设区域的第一薄膜层110进行硼扩散时,可以增强激光的减反射效果,从而使得较多的激光照射至第一薄膜层110内部,减小激光损失,进而提高扩散至基底100中的P型掺杂源的量。
此外,由于第一薄膜层110的厚度较薄,因此,当较薄的第一薄膜层110中存储较多的P型掺杂源时,使得第一薄膜层110中的P型掺杂源聚集,从而提高P型掺杂源的浓度,如此,在后续采用掺杂工艺将P型掺杂源扩散至基底100内时,有利于掺杂工艺的进行,并且更易于形成掺杂浓度较大的第一发射极,从而减小第一发射极的方阻。另外,由于第一薄膜层110的厚度较小,使得第一薄膜层110中可以存储的P型掺杂源不会过多,如此,可以防止过多的P型掺杂源元素掺杂进基底100内部,从而可以防止基底100内部由于P型掺杂源元素过多而使较多的P型掺杂源元素成为较强的复合中心,而使得形成的第一发射极的钝化能力不佳的问题
在一些实施例中,形成第一薄膜层110的方法可以包括:在基底100的第一表面沉积P型掺杂源,P型掺杂源为含三价元素的单质或化合物,具体地,在一些实施例中,当P型掺杂源为硼源时,含三价元素的单质或化合物可以为三溴化硼或者三氯化硼。具体地,在一些实施例中,可以采用化学气相沉积或者旋涂的方式在基底100第一表面沉积三氯化硼作为P型掺杂源,P型掺杂源的浓度可以为1E189E22atom/cm3。
沉积P型掺杂源的时间为10s-2000s,温度为500℃~1200℃。具体地,在沉积P型掺杂源步骤之前,对基底100执行进舟工序,基底100进舟之后,升温至第一预设温度,在基底100第一表面沉积P型掺杂源,第一预设温度可以为500℃~900℃,沉积P型掺杂源的时间为50s~800s;之后再升温至第二预设温度,第二预设温度大于第一预设温度,例如可以是900℃~1200℃,同时在氮气氛围下推结,这一步骤可以增强形成的第一薄膜层110的致密度以及均匀性。
在一些实施例中,在沉积P型掺杂源的同时,也可以通入较少量的氧气,例如可以为100sccm~2000sccm,有利于进一步形成致密度较高的第一薄膜层110。
参考图3,采用掺杂工艺将预设区域第一薄膜层110中的P型掺杂源扩散至基底100内,以在预设区域的基底100内部形成第一发射极10,基底100露出第一发射极10的顶面。仅对预设区域进行掺杂工艺,使得预设区域的P型掺杂源掺杂进基底100内时,预设区域对应的基底100内的硼掺杂浓度较大,从而形成的第一发射极10的浓度较大,且结深较大,即形成重掺杂发射极,后续在预设区域以外的基底100内形成轻掺杂发射极。由于重掺杂发射极的掺杂浓度较大,具有较小的方阻,轻掺杂发射极的掺杂浓度较小,可以减小载流子的复合,因此,可以基于重掺杂区与轻掺杂区的不同特性,取长补短,从而提高太阳能电池的整体性能。例如,后续可以在第一发射极10对应的第一表面形成金属电极,使得第一发射极10与金属电极电连接,一方面可以减小金属电极与第一发射极10的接触电阻,另一方面由于第一发射极10的结深较大,可以防止金属电极在烧结过程中穿透第一发射极10。
在一些实施例中,掺杂工艺包括:激光掺杂工艺、等离子体定位掺杂工艺或者离子注入工艺中的任一种。以激光掺杂工艺为例,激光掺杂工艺操作简单,有利于规模化,并且,激光掺杂的效率较高,可以高效地将P型掺杂源掺杂进基底100内。且第一薄膜层110可以吸收一定的激光能量,对基底100可以起到保护作用,减小激光掺杂对基底100的损伤,从而使得形成的第一发射极10具有较高的完整性,从而使得第一发射极10具有较好的钝化性能。此外,由于第一薄膜层110中的P型掺杂源浓度较高,使得在采用激光掺杂时,P型掺杂源更容易掺杂到基底100内,使得形成的第一发射极10的结深较大。也就是说,使用较小的激光能量,便可以实现形成的第一发射极10的结深较大,因此,在保证第一发射极10的结深符合预期的条件下,可以降低激光能量,从而进一步降低激光对基底100的损伤。
具体地,在一些实施例中,激光功率可以为15W-25W,激光波长可以为300nm-500nm。
由于采用掺杂工艺,例如激光掺杂工艺对预设区域的第一薄膜层110进行了处理,使得经过掺杂工艺之后的P型掺杂源为高浓度的活跃P型掺杂源,而由于第一薄膜层110较长时间地暴露于空气中,使得高浓度的活跃P型掺杂源会吸收较多的空气中的杂质,从而导致对基底100进行烧结处理得到太阳能电池之后,使得太阳能电池片产生漏电的比例较大。基于此,在一些实施例中,在形成第一发射极10的步骤之后,且在后续形成第二薄膜层的步骤之前,还包括:对基底100进行清洗步骤,以去除第一薄膜层110。去除第一薄膜层110后,可以同时去除第一薄膜层110中剩余的P型掺杂源,同时,将基底100表面的吸附的杂质均去除,有利于减少漏电。
此外,由于第一薄膜层110中含有大量的P型掺杂源,而在后续进行氧化工艺以形成第二薄膜层的工艺中,这些P型掺杂源将会转化成非激活的P型掺杂源,例如非激活硼。非激活的P型掺杂源的存在,将会使得基底100表面载流子的复合增加,从而影响太阳能电池的光电转换效率。因此,在形成第二薄膜层的步骤之前去除第一薄膜层110,还能够减小氧化工艺之后基底100表面的非激活的P型掺杂源的含量,从而减小基底100表面的载流子复合,提高太阳能电池的光电转换效率。具体地,清洗步骤可以包括:采用碱液或者酸液对基底100表面进行清洗,其中,碱液可以为KOH或者H2O2水溶液中的至少一种,酸液可以为HF或者HCl水溶液中的至少一种,清洗时间为4min~10min。
参考图4,采用氧化工艺在基底100的第一表面形成第二薄膜层120,且第二薄膜层120的厚度大于第一薄膜层110的厚度,以在预设区域以外的基底100内形成第二发射极20,基底100露出第二发射极20的顶面,第二发射极20顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极10顶面的掺杂浓度,且在垂直于基底100第一表面的方向上,第二发射极20的结深小于或等于第一发射极10的结深。
由于仅对预设区域的基底100表面进行了掺杂工艺,以使预设区域的P型掺杂源可以扩散至基底100中。而预设区域之外的基底100表面的P型掺杂源未经过掺杂工艺处理,因此,使得预设区域之外的基底100表面的P型掺杂源浓度较高,从而导致预设区域以外的基底100表面的载流子复合较多,影响太阳能电池的光电转换效率。基于此,在形成第一发射极10之后,采用氧化工艺在基底100的第一表面形成第二薄膜层120,第二薄膜层120可以吸收较多基底100表面的P型掺杂源,由于预设区域之外的第一表面的P型掺杂源浓度较大,因此,第二薄膜层120可以吸收更多预设区域之外的第一表面的P型掺杂源,从而使得形成的第二发射极20的顶面掺杂浓度较小。此外,在一些实施例中,第二薄膜层120还可以吸收一部分位于预设区域的基底100第一表面的残余P型掺杂源,因此,还能够进一步降低第一发射极10顶面的掺杂浓度,使得第一发射极10顶面的掺杂浓度大于或者等于第二发射极20顶面的浓度,且使得第一发射极10顶面的掺杂浓度不至于过大,从而使得第一发射极10还具有较好的钝化效果。
此外,还设置第二薄膜层120的厚度大于第一薄膜层110的厚度,如此,可以保证第二薄膜层120在预设区域之外的基底100第一表面所吸收的P型掺杂源量较大,从而使得第二发射极20顶面的掺杂浓度较小,进而有利于实现形成的第二发射极20顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极10顶面的掺杂浓度。如此,第一发射极10的方阻较小,可以减小与金属电极的接触电阻,提升载流子的传输性能,第二发射极20的顶面掺杂浓度较大,即方阻较大,使得第二发射极20具有较好的钝化效果。如此,可以在提升载流子传输性能的同时,提高对基底100的钝化作用,整体提升太阳能电池的光电转换性能。
可以理解的是,在一些实施例中,形成的第一发射极10以及第二发射极20的顶面掺杂浓度以及结深可以相等,基于本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法,形成的第一发射极10以及第二发射极20的方阻较低,从而改善欧姆接触。另一方面,由于还形成了第二薄膜层120用于吸收基底100第一表面的P型掺杂源,使得第一发射极10与第二发射极20顶面的额掺杂浓度也不至于过大,如此,还可以保持第一发射极10与第二发射极20较好的钝化效果。
具体地,在一些实施例中,形成第二薄膜层120的方法包括:通入第一流量的氧气,对基底100的第一表面进行氧化步骤,氧化步骤的温度为400℃-1500℃,时间为300s-10800s。由于在氧化工艺中,氧气会与基底100表面的P型掺杂源以及基底100中的硅发生反应形成第二薄膜层120,因此,设置在氧化工艺中的通入的氧气量较大,使得氧化工艺可以吸收的P型掺杂源比形成第一薄膜层110的工艺吸收的P型掺杂源更多,使得形成的第二薄膜层120的厚度大于第一薄膜层110的厚度。如此,一方面使得在较薄的第一薄膜层110中存储较多的P型掺杂源时,第一薄膜层110中的P型掺杂源聚集,从而提高P型掺杂源的浓度,有利于激光掺杂,且由于第一薄膜层110较薄,易于使得激光打入基底100中。另一方面,设置第二薄膜层120较厚,可以保证第二薄膜层120在预设区域之外的基底100第一表面所吸收的P型掺杂源量较大,从而可以减小第一发射极10的顶面掺杂浓度以及第二发射极20顶面的掺杂浓度,改善钝化性能。
在一些实施例中,第一流量可以为100sccm~10800sccm,例如可以为100sccm~800sccm、800sccm~2000sccm、2000sccm~3000sccm、3000sccm~4000sccm、4000sccm~5000sccm、5000sccm~6000sccm、6000sccm~7000sccm、7000sccm~8000sccm、8000sccm~9000sccm、9000sccm~108000sccm。设置第一流量在这个范围内,可以保证第一流量较大,从而使得形成的第二薄膜层120较厚,使得第二薄膜层120可以吸收较多的P型掺杂源,使得第二发射极20的顶面掺杂浓度较小,有利于实现第二发射极20较大的方阻,从而提高第二发射极20的钝化性能。
基于上述形成第一薄膜层110以及第二薄膜层120的制备工艺,在一些实施例中,形成的第一薄膜层110的厚度为1nm~300nm,例如可以为1nm~10nm、10nm~50nm、50nm~100nm、100nm~200nm或者200nm~300nm,形成的第二薄膜层120的厚度为10nm~500nm,例如可以为10nm~50nm、50nm~100nm、100nm~150nm、150nm~200nm、200nm~250nm或者250nm~300nm。设置第一薄膜层110在这个厚度范围内,可以使得形成的第一薄膜层110较薄,防止由于第一薄膜层110过厚导致掺杂工艺难以进行。并且,由于形成的第一薄膜层110较薄,一方面使得第一薄膜层110中聚集的P型掺杂源的浓度较大,有利于掺杂工艺的进行;另一方面由于第一薄膜层110的厚度较小,使得第一薄膜层110中存储的P型掺杂源也不至于过多,如此,可以防止较多的P型掺杂源元素掺杂进基底100内部,从而可以防止基底100内部由于P型掺杂源元素过多而使较多的P型掺杂源元素成为较强的复合中心,从而导致形成的第一发射极10的钝化能力不佳的问题。另外,设置第二薄膜层120在这个厚度范围内,使得形成的第二薄膜层120的厚度较大,从而可以保证第二薄膜层120在预设区域之外的基底100第一表面所吸收的P型掺杂源量较大,从而使得形成的第二发射极20顶面的掺杂浓度较小。可以理解的是,在一些实施例中,可以预先设定第一薄膜层110以及第二薄膜层120的厚度,再基于设定的第一薄膜层110以及第二薄膜层120的厚度,设置形成第一薄膜层110的时间以及用于形成第二薄膜层120时通入的第一流量的氧气的范围大小。
第一发射极10顶面的掺杂浓度大于或等于第二发射极20顶面的掺杂浓度,也就是说,在一些实施例中,第一发射极10顶面的掺杂浓度较大,从而使得第一发射极10具有较小的方阻,第二发射极20顶面的掺杂浓度较小,从而使得第二发射极20的方阻较大,有利于保持第二发射极20较好的钝化效果。在另一些实施例中,形成的第一发射极10以及第二发射极20的顶面掺杂浓度相等,使得形成的第一发射极10以及第二发射极20的方阻较低,从而改善欧姆接触。此外,由于还形成了第二薄膜层120用于吸收基底100第一表面的P型掺杂源,使得第一发射极10与第二发射极20顶面的额掺杂浓度也不至于过大,如此,还可以保持第一发射极10与第二发射极20较好的钝化效果。
具体地,在一些实施例中,第一发射极10顶面的掺杂浓度为1E15 9E20atom/cm3,例如可以是1E15 1E16atom/cm3、1E16 1E17atom/cm3、1E17 1E18atom/cm3、1E18 1E19atom/cm3或者1E199E20atom/cm3,第二发射极20顶面的掺杂浓度为1E149E19atom/cm3,例如可以是1E141E15atom/cm3、1E15 1E16atom/cm3、1E16 1E17atom/cm3、1E17 1E18atom/cm3或者1E18 9E19atom/cm3。设置第一发射极10的顶面掺杂浓度在1E15 9E20atom/cm3范围内,一方面使得形成的第一发射极10的掺杂浓度较高,从而使得第一发射极10具有较小的方阻,可以增加载流子的传输效率;另一方面,在这个范围内,第一发射极10的顶面掺杂浓度也不至于过大,即第一发射极10中的P型掺杂源元素的含量不会过多,从而可以避免由于第一发射极10中的P型掺杂源元素过多而导致较多的P型掺杂源元素成为强复合中心,使得第一发射极10的钝化能力较差的问题。此外,设置第二发射极20顶面掺杂浓度在1E14 9E19atom/cm3,使得第二发射极20中的P型掺杂源元素较少,从而可以保持第二发射极20较好的钝化性能,有效提升形成的太阳能电池的开路电压和短路电流。
在一些实施例中,在沿第一发射极10顶面指向第一发射极10底面的方向上,第一发射极10内部的掺杂浓度逐渐减小,且在沿第二发射极20顶面指向第二发射极20底面的方向上,第二发射极20内部的掺杂浓度逐渐减小。也就是说,第一发射极10以及第二发射极20内部均存在从高到低的掺杂浓度差,如此,有利于第一发射极10以及第二发射极20中的载流子从浓度较高的区域传输至浓度相对较低的区域,直至传输至基底100中,可以加快载流子传输速率,提高太阳能电池的开路电压。
由上述分析可知,为了使得第一发射极10以及第二发射极20中的载流子可以在浓度差的作用下,加快传输至基底100中的速率,需要合理设置第一发射极10顶面与第一发射极10底面的掺杂浓度差,以及第二发射极20顶面与第二发射极20底面的掺杂浓度差。一方面需要使得掺杂浓度差较大,从而有利于载流子的传输。另一方面,为了保证第一发射极10内的整体掺杂浓度较大,从而可以保持较低的方阻,需要设置第一发射极10内的掺杂浓度差不至于过大。此外,由于第二发射极20顶面的掺杂浓度较小,考虑到需要设置第二发射极20内部的掺杂浓度不至于过小,从而保证第二发射极20内部的载流子的正常传输,因此,设置第二发射极20内部的掺杂浓度差不能够过小。基于此,在一些实施例中,第一发射极10顶面与第一发射极10底面的掺杂浓度差为1E16atom/cm3~5E20atom/cm3,第二发射极20顶面与第二发射极20底面的浓度差为1E16atom/cm3~1E20atom/cm3。
在一些实施例中,第一发射极10的结深大于第二发射极20的结深,即第一发射极10的结深较深,第二发射极20的结深较浅。由于第一发射极10的结深较深,因此,第一发射极10的厚度较大,一方面使得第一发射极10中可以存有较多的P型掺杂源元素,例如硼元素,使得P型掺杂源元素的掺杂浓度较大,从而降低第一发射极10的方阻,有利于改善欧姆接触;另一方面,由于第一发射极10的结深较深,因此,可以在第一发射极10对应的基底100第一表面形成金属电极,如此,可以防止在对形成金属电极的浆料进行烧结的过程中穿透第一发射极10与基底100直接接触的问题。另外,设置第二发射极20的结深较浅,即第二发射极20的厚度较小,使得第二发射极20中的P型掺杂源元素的数量相较于第一发射极10而言更小,即第二发射极20的掺杂浓度较小,因此,相较于第一发射极10而言,第二发射极20具有更好的钝化效果,有利于减小载流子复合,提升太阳能电池的开路电压以及短路电流。
在另一些实施例中,第一发射极10与第二发射极20的结深也可以相同,使得金属电极无论与第一发射极10电连接还是与第二发射极20电连接,均可以防止发生金属电极穿透第一发射极10或者第二发射极20的问题,增大形成金属电极的工艺窗口。
具体地,在一些实施例中,第一发射极10的结深与第二发射极20的结深之比可以大于2。第一发射极10的结深要比第二发射极20的结深大得多,从而使得第一发射极10的结深较大,当在第一发射极10表面形成金属电极时,保证在烧结过程中,浆料不会烧穿第一发射极10,防止金属电极与基底100接触,从而保证太阳能电池较好的光电转换性能。
本申请实施例提供的太阳能制备方法中,在硼扩散过程中形成了厚度较薄的第一薄膜层110,第一薄膜层110中聚集的P型掺杂源具有较大的浓度,因此,有利于掺杂工艺将预设区域的P型掺杂源推进基底100中,基于上述制备工艺形成的第一发射极10的结深较深。此外,在形成第一发射极10之后,还采用杨华工艺在基底100第一表面形成了厚度较大的第二薄膜层120,由于第二薄膜层120的厚度较大,因此,第二薄膜层120可以吸收较多基底100第一表面的P型掺杂源,使得掺杂进入基底100中的P型掺杂源较少,因此,形成的第二发射极20的结深较浅。具体地,基于上述制备工艺,在一些实施例中,第一发射极10的结深为0.5μm~10μm,例如可以为0.5μm~2μm、2μm~3μm、3μm~4μm、4μm~5μm、5μm~6μm、6μm~7μm、7μm~8μm、8μm~9μm或者9μm~10μm,第二发射极20的结深为0.1μm~3μm,例如可以为0.1μm~0.5μm、0.5μm~1μm、1μm~1.5μm、1.5μm~2μm、2μm~2.5μm或者2.5μm~3μm。可以理解的是,在一些实施例中,可以预先设置第一发射极10以及第二发射极20的厚度,再调整第一薄膜层110以及第二薄膜层120的厚度,以使形成的第一发射极10以及第二发射极20的厚度符合预期。
参考图5至图9,在一些实施例中,预设区域为待形成金属电极区域,还包括:形成第一金属电极130,第一金属电极130与第一发射极10电连接。第一金属电极130位于基底100第一表面,由于第一发射极10的掺杂浓度较大,使得第一发射极10的方阻较小,设置第一金属电极130与第一发射极10电连接,可以减小第一金属电极130与第一发射极10的接触电阻,从而有利于第一金属电极130对载流子的传输。具体原理如下:
入射光线通过第一发射极10以及第二发射极20到达基底100中,并在基底100中产生多个电子空穴对。基底100中的电子空穴对在光电效应的作用下,被分离成电子和空穴,分离的电子移动至基底100中,分离的空穴移动至第一发射极10以及第二发射极20中。其中,移动至第一发射极10以及第二发射极20中的电子由与第一发射极10接触的金属电极收集,并沿第一金属电极130输送。也就是说,第一发射极10以及第二发射极20中的电子需要传输至与第一发射极10接触的第一金属电极130中,因此,改善第一发射极10与第一金属电极130直接的接触电阻,可以极大地改善载流子的传输。
参考图5,在一些实施例中,在形成第一金属电极130之前,还包括:对基底100进行清洗步骤以去除第二薄膜层120;在基底100的第一表面形成减反层140,减反层140位于第一发射极10以及第二发射极20顶面,在一些实施例中,减反层140可以为氮化硅层,氮化硅层包括氮化硅材料。具体地,在一些实施例中,可以采用PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积方法)方法形成减反层140。
参考图6,形成第一金属电极130,在一些实施例中,形成第一金属电极130的方法可以包括:在预设区域的减反层140顶面印刷导电浆料,导电浆料中的导电材料可以为银、铝、铜、锡、金、铅或者镍中的至少一者;对导电浆料进行烧结处理,例如可以采用750℃~850℃峰值温度进行烧结处理,形成第一金属电极130。由于烧结过程中采用高温进行烧结,而温度过高容易导致导电浆料出现尖峰,进而导致形成的第一金属电极130穿透发射极的问题,从而对形成的p-n结产生破坏。因此,本申请实施例中,形成的第一发射极10具有较大的结深,因此使得形成的第一金属电极130不容易穿透发射极,从而不会破坏形成的p-n结的结构,有利于保证太阳能电池的完整性,从而保持太阳能电池较好的光电转换性能。
参考图7,在基底100的第二表面且在远离基底100的方向上依次形成隧穿层150以及掺杂导电层160。
隧穿层150用于实现基底100第二表面的界面钝化。在一些实施例中,可以采用沉积工艺形成隧穿层150,例如可以采用化学气相沉积工艺。在另一些实施例中,也可以采用原位生成工艺形成隧穿层150。具体地,在一些实施例中,隧穿层150的材料可以为电介质材料,例如为氧化硅。
掺杂导电层160用于形成场钝化,在一些实施例中,掺杂导电层160的材料可以为掺杂硅,具体地,在一些实施例中,掺杂导电层160与基底100具有相同导电类型的掺杂元素,掺杂硅可以包括N型掺杂多晶硅、N型掺杂微晶硅或N型掺杂非晶硅的一种或多种。在一些实施例中,可以采用沉积工艺形成掺杂导电层160。具体地,可以在隧穿层150远离基底100的表面沉积本征多晶硅以形成多晶硅层,并通过离子注入以及源扩散的方式掺杂磷离子,形成N型掺杂多晶硅层,N型掺杂多晶硅层作为掺杂导电层160。
参考图8,在一些实施例中,还包括:在掺杂导电层160远离基底100的表面形成第一钝化层170。在一些实施例中,第一钝化层170的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或者碳氮氧化硅中的一种或多种。具体地,在一些实施例中,第一钝化层170可以为单层结构。在另一些实施例中,第一钝化层170也可以为多层结构。具体地,在一些实施例中,可以采用PECVD方法形成第一钝化层170。
在一些实施例中,还包括:形成第二金属电极180,第二金属电极180穿透第一钝化层170与掺杂导电层160形成电连接。具体地,形成第二金属电极180的方法可以与形成第一金属电极130的方法相同,且第一金属电极130的材料也可以与第二金属电极180的材料相同。
上述实施例提供的太阳能电池的制备方法中,首先在基底100第一表面形成第一薄膜层110,采用掺杂工艺在预设区域的基底100顶部形成第一发射极10。由于第一薄膜层110较薄,因此,在第一薄膜层110存储P型掺杂源,使得第一薄膜层110中的P型掺杂源聚集,因此P型掺杂源的浓度较大,更易于形成掺杂浓度较大的第一发射极10;采用氧化工艺在基底100第一表面形成第二薄膜层120,以将除预设区域以外的基底100顶部转化为第二发射极20,第二薄膜层120的厚度大于第一薄膜层110的厚度,如此,可以保证第二薄膜层120将第一表面或者第一薄膜层110中剩余的P型掺杂源吸收,从而可以在预设区域以外的基底100顶部形成浓度较低的第二发射极20,减小第二发射极20的载流子复合,提高太阳能电池的开路电压。
相应地,本申请另一实施例还提供一种太阳能电池,该太阳能电池可由上一实施例提供的太阳能电池的制备方法制备而成,以下将结合附图对本申请另一实施例提供的太阳能电池进行详细说明。
参考图8,太阳能电池包括:基底100,基底100具有第一表面;第一发射极10以及第二发射极20,第一发射极10位于预设区域的基底100内,第二发射极20位于预设区域以外的基底100内,基底100露出第一发射极10的顶面以及第二发射极20的顶面;第二发射极20顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极10顶面的掺杂浓度,且在垂直于基底100第一表面的方向上,第二发射极20的结深小于或等于第一发射极10的结深;在基底100的第二表面且在远离基底100的方向上依次设置的隧穿层150以及掺杂导电层160。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子,在一些实施例中,基底100可以为硅基底,硅基底的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。在一些实施例中,太阳能电池为TOPCON电池,基底100为N型半导体基底,基底100的第一表面与第二表面相对设置,基底100的第一表面和第二表面均可用于接收入射光线或反射光线。
在一些实施例中,基底100的第一表面可以包括第一纹理结构,第一纹理结构可以包括:第一金字塔结构,第一金字塔结构的斜边长度为0.4μm~3μm,第一金字塔结构的底部宽度为0.1μm~3μm。在基底100的第一表面形成第一金字塔结构,可以增加第一表面的粗糙度,使得基底100第一表面对入射光线的反射率较小,从而增加对入射光线的吸收利用率。
在一些实施例中,第二发射极20顶面的掺杂浓度小于第一发射极10顶面的掺杂浓度,也就是说,第一发射极10顶面的掺杂浓度较大,从而使得第一发射极10具有较小的方阻,第二发射极20顶面的掺杂浓度较小,从而使得第二发射极20的方阻较大,有利于保持第二发射极20较好的钝化效果。在另一些实施例中,形成的第一发射极10以及第二发射极20的顶面掺杂浓度相等,使得形成的第一发射极10以及第二发射极20的方阻较低,从而改善欧姆接触。具体地,在一些实施例中,P型掺杂源可以为硼源。
具体地,在一些实施例中,第一发射极10顶面的掺杂浓度为1E15 9E20atom/cm3,例如可以是1E15 1E16atom/cm3、1E16 1E17atom/cm3、1E17 1E18atom/cm3、1E18 1E19atom/cm3或者1E19 9E20atom/cm3,第二发射极20顶面的掺杂浓度为1E14 9E19atom/cm3,例如可以是1E141E15atom/cm3、1E15 1E16atom/cm3、1E16 1E17atom/cm3、1E17 1E18atom/cm3或者1E18 9E19atom/cm3。设置第一发射极10的顶面掺杂浓度在1E15 9E20atom/cm3范围内,一方面使得形成的第一发射极10的掺杂浓度较高,从而使得第一发射极10具有较小的方阻,可以增加载流子的传输效率;另一方面,在这个范围内,第一发射极10的顶面掺杂浓度也不至于过大,即第一发射极10中的P型掺杂源元素的含量不会过多,从而可以避免由于第一发射极10中的P型掺杂源元素过多而导致较多的P型掺杂源元素成为强复合中心,使得第一发射极10的钝化能力较差的问题。此外,设置第二发射极20顶面掺杂浓度在1E14 9E19atom/cm3,使得第二发射极20中的P型掺杂源元素较少,从而可以保持第二发射极20较好的钝化性能,有效提升形成的太阳能电池的开路电压和短路电流。
基于第一发射极10顶面掺杂浓度以及第二发射极20顶面掺杂浓度,在一些实施例中,可以设置第一发射极10的方阻为20ohm/sq~300ohm/sq,第二发射极20的方阻为140ohm/sq~1000ohm/sq。设置第一发射极10的方阻在20ohm/sq~300ohm/sq范围内,使得第一发射极10的相较于第二发射极20的方阻而言小得多,从而可以改善第一发射极10的欧姆接触,当设置金属电极与第一发射极10电接触时,可以减小第一发射极10与金属电极的接触电阻,从而改善第一发射极10以及第二发射极20中的载流子的传输效率。另一方面,在这个范围内,第一发射极10的方阻也不至于过小,从而可以防止第一发射极10成为较强的复合中心。另外,设置第二发射极20的电阻在140ohm/sq~1000ohm/sq,可以抑制第二发射极20中的载流子复合,从而有利于提高发射极的钝化效果,进而改善太阳能电池的开路电压以及短路电流,提高太阳能电池的光电转换效率。
在一些实施例中,第一发射极10的结深大于第二发射极20的结深,即第一发射极10的结深较深,第二发射极20的结深较浅。由于第一发射极10的结深较深,因此,第一发射极10的厚度较大,一方面使得第一发射极10中可以存有较多的P型掺杂源元素,使得P型掺杂源元素的掺杂浓度较大,从而降低第一发射极10的方阻,有利于改善欧姆接触;另一方面,由于第一发射极10的结深较深,因此,可以设置金属电极与第一发射极10电连接,如此,在实际形成金属电极的过程中,可以防止由于对形成金属电极的浆料进行烧结时穿透第一发射极10而导致金属电极与基底100直接接触的问题。另外,设置第二发射极20的结深较浅,即第二发射极20的厚度较小,使得第二发射极20中的P型掺杂源元素的数量相较于第一发射极10而言更小,即第二发射极20的掺杂浓度较小,因此,相较于第一发射极10而言,第二发射极20具有更好的钝化效果,有利于减小载流子复合,提升太阳能电池的开路电压以及短路电流。基于此,在一些实施例中,可以设置第一发射极10的结深为0.5μm~10μm,例如可以为0.5μm~2μm、2μm~3μm、3μm~4μm、4μm~5μm、5μm~6μm、6μm~7μm、7μm~8μm、8μm~9μm或者9μm~10μm,第二发射极20的结深为0.1μm~3μm,例如可以为0.1μm~0.5μm、0.5μm~1μm、1μm~1.5μm、1.5μm~2μm、2μm~2.5μm或者2.5μm~3μm。
在另一些实施例中,第一发射极10与第二发射极20的结深也可以相同,使得金属电极无论与第一发射极10电连接还是与第二发射极20电连接,均可以防止发生金属电极穿透第一发射极10或者第二发射极20的问题,增大形成金属电极的工艺窗口。
在一些实施例中,还包括:第一金属电极130,第一金属电极130与所述第一发射极10电连接。由于第一发射极10以及第二发射极20中的载流子会传输至与第一发射极10接触的第一金属电极130中,且第一发射极10的方阻较小,使得第一发射极10与第一金属电极130之间的接触电极较小,从而可以提高载流子传输至第一金属电极130中的传输速率。此外,第一发射极10具有较大的结深,因此使得实际制备第一金属电极130的过程中,形成的第一金属电极130不容易穿透发射极,从而不会破坏形成的p-n结的结构,有利于保证太阳能电池的完整性,从而保持太阳能电池较好的光电转换性能。
具体地,在一些实施例中,位于基底100内的第一金属电极130的深度与第一发射极10的深度之比为1:10000,例如可以为1:100、100:500、500:1000、1000:2000、2000:4000、4000:6000、6000:8000、8000:10000。在这个范围内,第一金属电极130的深度与第一发射极10的深度之比不至于过小,从而使得位于第一发射极10中的第一金属电极130的比例不至于过小,可以防止由于第一金属电极130与第一发射极10的接触面积过小而导致第一金属电极130与第一发射极10的接触电阻过大的问题。另一方面,在这个范围内,第一金属电极130的深度与第一发射极10的深度之比也不至于过大,从而使得第一金属电极130底部与第一发射极10底部之间还具有较大的空隙,进一步防止在实际形成第一金属电极130的过程中,第一金属电极130穿透第一发射极10的问题。
在一些实施例中,第一发射极10的宽度大于等于第一金属电极130的宽度。设置第一发射极10的宽度大于等于第一金属电极130的宽度,可以保证第一金属电极130被第一发射极10所包覆,使得第一金属电极130的侧面以及底面均与第一发射极10接触,由于第一发射极10的方阻较小,相较于第一金属电极130中的部分侧面与方阻较大的第二发射极20相接触而言,使得第一金属电极130与第一发射极10之间的接触电阻更小,从而有利于进一步改善第一发射极10以及第二发射极20中载流子的传输。
在一些实施例中,第一发射极10表面具有第二纹理结构,第二纹理结构包括第二金字塔结构,第二金字塔结构的至少一个斜面中的至少部分表面朝第二金字塔结构的中心凹陷或者凸出。也就是说,第二金字塔结构为不规则四面体结构,这些不规则四面体结构会引起第一发射极10内部的位错以及悬挂键,从而使得第一发射极10内部具有深能级,进而可以进一步降低第一发射极10的方阻。也就是说,使得第一发射极10无需具有较大的掺杂浓度即可以实现较小的方阻。因此,在满足第一发射极10的方阻符合预期的情况下,可以减小第一发射极10的掺杂浓度,从而改善第一发射极10的钝化性能。
在一些实施例中,还包括:第一减反射层,减反层140位于第一发射极10以及第二发射极20顶面,用于减少基底100对入射光线的反射。在一些实施例中,减反层140可以为氮化硅层,氮化硅层包括氮化硅材料。
隧穿层150用于实现基底100第二表面的界面钝化。具体地,在一些实施例中,隧穿层150的材料可以为电介质材料,例如为氧化硅。
掺杂导电层160用于形成场钝化,在一些实施例中,掺杂导电层160的材料可以为掺杂硅,具体地,在一些实施例中,掺杂导电层160与基底100具有相同导电类型的掺杂元素,掺杂硅可以包括N型掺杂多晶硅、N型掺杂微晶硅或N型掺杂非晶硅的一种或多种。
在一些实施例中,还包括:第一钝化层170,第一钝化层170位于掺杂导电层160远离基底100的表面,在一些实施例中,第一钝化层170的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或者碳氮氧化硅中的一种或多种。具体地,在一些实施例中,第一钝化层170可以为单层结构。在另一些实施例中,第一钝化层170也可以为多层结构。
在一些实施例中,还包括:第二金属电极180,第二金属电极180穿透第一钝化层170与掺杂导电层160形成电连接。
上述实施例提供的太阳能电池中,第二发射极20顶面的掺杂浓度小于或等于第一发射极10顶面的掺杂浓度,也就是说,第一发射极10顶面的掺杂浓度较大,从而使得第一发射极10具有较小的方阻,第二发射极20顶面的掺杂浓度较小,从而使得第二发射极20的方阻较大,有利于保持第二发射极20较好的钝化效果。此外,第一发射极10的结深大于或等于第二发射极20的结深,即第一发射极10的结深较深,第二发射极20的结深较浅。如此,可以设置金属电极与第一发射极10电连接,可以防止由于对形成金属电极的浆料进行烧结时穿透第一发射极10而导致金属电极与基底100直接接触的问题。另外,设置第二发射极20的结深较浅,即第二发射极20的厚度较小,使得第二发射极20中的P型掺杂源元素的数量相较于第一发射极10而言更小,即第二发射极20的掺杂浓度较小,因此,相较于第一发射极10而言,第二发射极20具有更好的钝化效果,有利于减小载流子复合,提升太阳能电池的开路电压以及短路电流。
相应地,本申请实施例还提供一种光伏组件,参考图9,光伏组件包括电池串,电池串由多个上述实施例提供的太阳能电池101连接而成;封装层102,封装层102用于覆盖电池串的表面;盖板103,盖板103用于覆盖封装层102远离电池串的表面。太阳能电池101以整片或者多分片的形式电连接形成多个电池串,多个电池串以串联和/或并联的方式进行电连接。
具体地,在一些实施例中,多个电池串之间可以通过导电带104电连接。封装层102覆盖太阳能电池101的正面以及背面,具体地,封装层102可以为乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶膜等有机封装胶膜。在一些实施例中,盖板103可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板103。具体地,盖板103朝向封装层102的表面可以为凹凸表面,从而增加入射光线的利用率。
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可以做出若干可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各自更动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
Claims (22)
1.一种太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括:
提供基底;
在所述基底第一表面形成第一薄膜层,所述第一薄膜层中含有P型掺杂源,且所述第一薄膜层中还包括:硼元素、氧元素、硅元素、氯元素、氮元素以及碳元素中的至少一种;
采用掺杂工艺将预设区域的所述第一薄膜层中的P型掺杂源扩散至所述基底内,以在所述预设区域的所述基底内部形成第一发射极,所述基底露出所述第一发射极的顶面;
采用氧化工艺在所述基底的第一表面形成第二薄膜层,且所述第二薄膜层的厚度大于所述第一薄膜层的厚度,以在所述预设区域以外的所述基底内形成第二发射极,所述基底露出所述第二发射极的顶面,所述第二发射极顶面的掺杂浓度小于或等于所述第一发射极顶面的掺杂浓度,且在垂直于所述基底第一表面的方向上,所述第二发射极的结深小于或等于所述第一发射极的结深;
在所述基底的第二表面且在远离所述基底的方向上依次形成隧穿层以及掺杂导电层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,形成第一薄膜层的方法包括:在所述基底的第一表面沉积P型掺杂源,所述P型掺杂源为含三价元素的单质或化合物;沉积所述P型掺杂源的时间为10s-2000s,温度为500℃~1200℃。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,在形成所述第一发射极的步骤之后,且在形成所述第二薄膜层的步骤之前,还包括:对所述基底进行清洗步骤,以去除所述第一薄膜层。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,形成所述第二薄膜层的方法包括:通入第一流量的氧气,对所述基底的第一表面进行氧化步骤,所述氧化步骤的温度为400℃-1500℃,时间为300s-10800s。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一流量为100sccm-80000sccm。
6.根据权利要求1或5所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一薄膜层的厚度为1nm-300nm,所述第二薄膜层的厚度为10nm-500nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述预设区域为待形成金属电极区域,还包括:形成第一金属电极,所述第一金属电极与所述第一发射极电连接。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极顶面的掺杂浓度为1E15~9E20atom/cm3,所述第二发射极顶面的掺杂浓度为1E14~9E19atom/cm3。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极顶面与所述第一发射极底面的掺杂浓度差为1E16atom/cm3~5E20atom/cm3,所述第二发射极顶面与所述第二发射极底面的浓度差为1E16atom/cm3~1E20atom/cm3。
10.根据权利要求1或9所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极的结深与所述第二发射极的结深之比大于2。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极的结深为0.5μm~10μm,所述第二发射极的结深为0.1μm~3μm。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,在形成所述第一薄膜层之前,还包括:
对所述基底的第一表面进行制绒,以在所述基底的第一表面形成第一纹理结构,所述第一纹理结构包括第一金字塔结构,所述第一金字塔状结构的斜边长度为0.4μm~3μm,所述第一金字塔结构的底部宽度为0.1μm~3μm。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述掺杂工艺包括:激光掺杂工艺、等离子体定位掺杂工艺或者离子注入工艺中的任一种。
14.一种太阳能电池,采用上述权利要求1-13中任一项权利要求所述的太阳能电池的制备方法制备而成,其特征在于,包括:
基底,所述基底具有第一表面;
第一发射极以及第二发射极,所述第一发射极位于预设区域的所述基底内,所述第二发射极位于所述预设区域以外的所述基底内,所述基底露出所述第一发射极的顶面以及所述第二发射极的顶面;所述第二发射极顶面的掺杂浓度小于等于所述第一发射极顶面的掺杂浓度,且在垂直于所述基底第一表面的方向上,所述第二发射极的结深小于等于所述第一发射极的结深;
在所述基底的第二表面且在远离所述基底的方向上依次设置的隧穿层以及掺杂导电层。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一发射极的结深为2μm~10μm,所述第二发射极的结深为0.2μm~3μm。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一发射极顶面的掺杂浓度为1E15~9E20atom/cm3,所述第二发射极顶面的掺杂浓度为1E14~9E19atom/cm3。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极的方阻为20ohm/sq~300ohm/sq,所述第二发射极的方阻为140ohm/sq~1000ohm/sq。
18.根据权利要求14所述的太阳能电池,其特征在于,还包括:第一金属电极,所述第一金属电极与所述第一发射极电连接。
19.根据权利要求18所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述第一发射极的宽度大于等于所述第一金属电极的宽度。
20.根据权利要求18所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,位于所述基底内的所述第一金属电极的深度与所述第一发射极的深度之比为1:10000。
21.根据权利要求14所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一发射极表面具有第二纹理结构,所述第二纹理结构包括第二金字塔结构,所述第二金字塔结构的至少一个斜面中的至少部分表面相对于所述第二金字塔结构的中心凹陷或者凸出。
22.一种光伏组件,其特征在于,包括:
电池串,所述电池串由多个权利要求14至21中任一项所述的太阳能电池连接而成;
封装层,所述封装层用于覆盖所述电池串的表面;
盖板,所述盖板用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。
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